لا يمكن لعلماء الزلازل توقع حدوث زلزال وشيك ، ولكن من الممكن توقع حدوث زلزال على المدى الطويل وتحذيرات قصيرة بعد حدوثه

مثل توابع الزلزال تقريبًا ، تميل الأسئلة حول التنبؤ بالزلازل إلى اتباع كوارث مثل الزلزال الذي وقع في 6 فبراير 2023 بين تركيا وسوريا. هل يمكن للإشعار المسبق أن يمنع بعض الدمار؟ لسوء الحظ ، لا تزال التنبؤات المفيدة في عالم الخيال العلمي.

يرأس هارولد توبين ، أستاذ علم الزلازل والأخطار الجغرافية بجامعة واشنطن ، شبكة شمال غرب المحيط الهادئ لرصد الزلازل. يشرح الاختلافات بين التنبؤ بالزلازل والتنبؤ بها ، وكذلك أنظمة الإنذار المبكر الموجودة حاليًا في بعض المناطق.

هل يستطيع العلماء توقع زلزال معين؟

باختصار ، لا. لم يجد العلم بعد طريقة لعمل تنبؤات قابلة للتنفيذ بشأن الزلازل. سيحدد التنبؤ المفيد الوقت والمكان والحجم – وكل هذه الأمور يجب أن تكون محددة إلى حد ما ، مع إشعار مسبق كافٍ لتكون جديرة بالاهتمام.

على سبيل المثال ، إذا توقعت حدوث زلزال في كاليفورنيا في عام 2023 ، فسيتحقق هذا بالتأكيد ، لكنه ليس مفيدًا لأن كاليفورنيا بها العديد من الزلازل الصغيرة كل يوم. أو تخيل أنني أتوقع أن يضرب زلزال بقوة 8 درجات أو أكبر شمال غرب المحيط الهادئ. يكاد يكون من المؤكد أن هذا صحيح ولكنه لا يحدد متى ، لذلك فهي ليست معلومات جديدة مفيدة.

تحدث الزلازل لأن الحركات البطيئة والثابتة للصفائح التكتونية تسبب ضغوطًا تتراكم على طول الصدوع في قشرة الأرض. العيوب ليست خطوطًا في الحقيقة ، لكنها طائرات تمتد لأميال في الأرض. يؤدي الاحتكاك الناجم عن الضغط الهائل من وزن كل الصخور الموجودة فوقها إلى تثبيت هذه الشقوق معًا.

يبدأ الزلزال في بقعة صغيرة على الصدع حيث يتغلب الضغط على الاحتكاك. ينزلق الجانبان عن بعضهما البعض ، مع انتشار التمزق بسرعة ميل أو اثنين في الثانية. إن طحن الجانبين ضد بعضهما البعض على مستوى الصدع يرسل موجات من حركة الصخور في كل اتجاه. مثل التموجات في البركة بعد سقوط الحجر ، فإن تلك الموجات هي التي تجعل الأرض تهتز وتسبب الضرر.

تضرب معظم الزلازل دون سابق إنذار لأن الصدوع عالقة – مقفلة وثابتة على الرغم من إجهاد الألواح المتحركة من حولها ، وبالتالي فهي صامتة حتى يبدأ هذا التمزق. لم يعثر علماء الزلازل حتى الآن على أي إشارة موثوقة للقياس قبل هذا الكسر الأولي.

ماذا عن احتمالية وقوع زلزال في منطقة واحدة؟

من ناحية أخرى ، قطع علم الزلازل اليوم شوطًا طويلاً فيما سأسميه التنبؤ بدلاً من التنبؤ.

يمكن لعلماء الزلازل قياس حركة الصفائح بدقة بمقياس ملليمتر باستخدام تقنية GPS ووسائل أخرى ، واكتشاف الأماكن التي يتزايد فيها الضغط. يعرف العلماء التاريخ المسجل للزلازل الماضية ويمكنهم حتى الاستدلال على ما هو أبعد من ذلك الوقت باستخدام طرق علم الحفريات القديمة: الأدلة المحفوظة جيولوجيًا للزلازل الماضية.

يتيح لنا تجميع كل هذه المعلومات معًا التعرف على المناطق التي تكون فيها الظروف مهيأة لكسر الخطأ. يتم التعبير عن هذه التوقعات على أنها احتمال حدوث زلزال بحجم معين أو أكبر في منطقة على مدى عقود في المستقبل. على سبيل المثال ، تقدر هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية أن احتمالات وقوع زلزال بقوة 6.7 درجة أو أكبر في منطقة خليج سان فرانسيسكو على مدى الثلاثين عامًا القادمة تبلغ 72٪.

هل هناك أي تلميحات عن زلزال قادم؟

فقط حوالي 1 من كل 20 زلزالًا مدمرًا لها هزات نذير – زلازل أصغر تسبق زلزالًا أكبر في نفس المكان. من حيث التعريف ، فهي ليست هزات نذير ، حتى يتبعها حدث أكبر. إن عدم القدرة على التعرف على ما إذا كان الزلزال في عزلة هو بمثابة نذير هو جزء كبير من سبب عدم قدرتنا على التنبؤ المفيد.

ومع ذلك ، في العقد الماضي أو نحو ذلك ، كان هناك عدد من الزلازل الهائلة التي بلغت قوتها 8 درجات أو أكثر ، بما في ذلك زلزال 2011 بقوة 9.0 وتسونامي في اليابان وتسونامي بقوة 8.1 في عام 2014 في تشيلي. ومن المثير للاهتمام ، أنه يبدو أن جزءًا أكبر من أكبر الزلازل قد أظهر بعض الأحداث التمهيدية ، إما في شكل سلسلة من الهزات التي تم اكتشافها بواسطة مقاييس الزلازل أو حركات متسارعة لقشرة الأرض القريبة التي تم اكتشافها بواسطة محطات GPS ، والتي تسمى “أحداث الانزلاق البطيء “بواسطة علماء الزلازل.

تشير هذه الملاحظات إلى أنه ربما توجد بالفعل إشارات تمهيدية لبعض الزلازل الضخمة على الأقل. ربما أدى الحجم الهائل للزلزال الذي أعقب ذلك إلى تغييرات غير محسوسة في منطقة الصدع قبل الحدث الرئيسي أكثر قابلية للاكتشاف. لا نعرف ، لأن عددًا قليلاً جدًا من هذه الزلازل التي تفوق قوتها 8 درجات تحدث. ليس لدى العلماء الكثير من الأمثلة التي من شأنها أن تسمح لنا باختبار الفرضيات بأساليب إحصائية.

في الواقع ، بينما يتفق علماء الزلازل جميعًا على أنه لا يمكننا التنبؤ بالزلازل اليوم ، يوجد الآن معسكرين أساسيين: من وجهة نظر واحدة ، الزلازل هي نتيجة لسلسلة معقدة من التأثيرات الصغيرة – تفاعل متسلسل حساس من نوع ما يبدأ بمثل المثل. جناح الفراشة يرفرف بعمق داخل صدع – لذلك لا يمكن التنبؤ به بطبيعته وسيظل كذلك دائمًا. من ناحية أخرى ، يعتقد بعض الجيوفيزيائيين أننا قد نفتح يومًا ما مفتاح التنبؤ ، إذا تمكنا من العثور على الإشارات الصحيحة للقياس واكتساب الخبرة الكافية.

كيف تعمل أنظمة الإنذار المبكر؟

أحد الإنجازات الحقيقية اليوم هو أن العلماء طوروا أنظمة إنذار مبكر للزلازل مثل USGS ShakeAlert التي تعمل الآن في كاليفورنيا وأوريجون وواشنطن. يمكن لهذه الأنظمة إرسال تنبيه إلى الأجهزة المحمولة للسكان ومشغلي الآلات الحيوية ، بما في ذلك المرافق والمستشفيات والقطارات وما إلى ذلك ، مما يوفر تحذيرًا في أي مكان من بضع ثوانٍ إلى أكثر من دقيقة قبل بدء الاهتزاز.

هذا يبدو وكأنه تنبؤ بالزلازل ، لكنه ليس كذلك. يعتمد الإنذار المبكر من الزلازل على شبكات مقاييس الزلازل التي تكشف عن بداية الزلزال عند أحد الصدع وتحسب تلقائيًا موقعه وقوته قبل أن تنتشر الموجات المدمرة بعيدًا جدًا. يحدث كل من الاستشعار والحساب ونقل البيانات بالقرب من سرعة الضوء ، بينما تتحرك الموجات الزلزالية بشكل أبطأ. هذا الفارق الزمني هو ما يسمح بالإنذار المبكر.

على سبيل المثال ، إذا بدأ الزلزال قبالة ساحل ولاية واشنطن تحت المحيط ، يمكن للمحطات الساحلية اكتشافه ، ويمكن أن تحصل مدن مثل بورتلاند وسياتل على عشرات الثواني من وقت التحذير. قد يحصل الأشخاص على وقت كافٍ لاتخاذ إجراءات تتعلق بسلامة حياتهم مثل “السقوط والتغطية والانتظار” – طالما أنهم بعيدون بما يكفي عن الخطأ نفسه.

ما هي المضاعفات التي قد يجلبها التنبؤ؟

بينما يُشار إلى التنبؤ بالزلازل غالبًا باسم “الكأس المقدسة” لعلم الزلازل ، فإنه في الواقع سيقدم بعض المعضلات الحقيقية إذا تم تطويره على الإطلاق.

بادئ ذي بدء ، الزلازل نادرة جدًا لدرجة أن أي طرق مبكرة ستكون حتمًا غير مؤكدة الدقة. في مواجهة حالة عدم اليقين هذه ، من الذي سيوجه الدعوة لاتخاذ إجراء كبير ، مثل إخلاء مدينة أو منطقة بأكملها؟ كم من الوقت يجب أن يبتعد الناس إذا لم يتحقق الزلزال؟ كم مرة قبل أن تكون حالة الصبي الذي يبكي ويتوقف الجمهور عن الاستجابة للأوامر؟ كيف يوازن المسؤولون بين المخاطر المعروفة من فوضى الاخلاء الجماعي وخطر الاهتزاز نفسه؟ إن فكرة ظهور تقنية التنبؤ بشكل كامل وموثوق بها هي سراب.

كثيرا ما يقال في مجال علم الزلازل أن الزلازل لا تقتل الناس ، بل تقتل المباني. يتمتع العلماء اليوم بما يكفي من الكفاءة في التنبؤ بمخاطر الزلازل ، وأن أفضل مسار للعمل هو مضاعفة الجهود لبناء أو تعديل المباني والجسور والبنية التحتية الأخرى بحيث تكون آمنة ومرنة في حالة اهتزاز الأرض في أي منطقة معروفة بوجودها. خطر من الزلازل المستقبلية الكبيرة. ستؤتي هذه الاحتياطات ثمارها في الأرواح والممتلكات التي تم إنقاذها أكثر بكثير من الوسائل المأمولة للتنبؤ بالزلازل ، على الأقل في المستقبل المنظور.